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在低通量期间,监控燃烧加热器中的酸露点温度以防止腐蚀

发布日期:2020-11-13 11:02:21  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】:低水平的烟气回收可使炼油厂提高其加热器的效率。但是,此过程可能导致烟气冷凝,这些酸性液滴会腐蚀设备。为了获得最佳的安全性和效率,精炼厂必须监控温度并根据需要进行操作调整。......

        低水平的烟气回收可使炼油厂提高其加热器的效率。但是,此过程可能导致烟气冷凝,这些酸性液滴会腐蚀设备。为了获得非常佳的安全性和效率,精炼厂必须监控温度并根据需要进行操作调整。 

 
        在炼油厂中,燃烧加热器是能源的主要使用者,在各种工艺单元中消耗约40-50%的燃料。构成锅炉和燃气轮机的公用事业系统消耗约30-40%的燃料。对于具有二级加工设施的典型精炼厂,燃烧加热器的平均燃料消耗量约为原油产量的7 wt%。
 
        随着减少碳排放的动力越来越大,提高燃烧炉的效率是炼油厂可以采取的非常具影响力的措施之一。提高效率的一种方法是使用低水平的烟气热回收,这是将烟气的热量与诸如锅炉给水,燃烧空气等低温过程进行热交换的过程。
 
        然而,低水平烟气的热回收面临挑战,非常重要的一个牢记是烟气露点腐蚀。
 
炼油设备中的冷凝和腐蚀
        当含硫化合物的燃料燃烧时,产生的烟道气会冷凝成硫酸(H 2 SO 4),亚硫酸(H 2 SO 3)和其他腐蚀性物质。这些冷凝的酸会腐蚀对流段,烟道,烟囱,空气预热器等中的管子和其他延伸表面。含硫化合物的量主要是燃料中的硫化氢(H 2 S)形式。与酸滴的浓度直接相关,因此与腐蚀程度直接相关。
 
        几位研究人员在准确估算酸露点(或某种酸性气体会凝结成液滴的温度)方面进行了大量工作。对于加热器,目标是将敏感区域的温度保持在该露点以上。在正常运行条件下,该变量易于控制。但是,在调低运转期间(例如行业目前正在经历的过程),加热器的低温区域(通常称为冷端)可能会接近酸露点温度。
 
较低的吞吐量,较高的腐蚀风险
        自从一带一路席卷全球以来,消费者和企业就减少了运输燃料的消耗。石油和天然气行业通过减少炼油厂运行量来应对这种较低的需求,其中非常大的降幅集中在汽油生产上。
 
        根据美国能源信息署(EIA)的数据:“到2020年4月,对ADU(常压蒸馏装置)的总投入比五年(2015-19年)每天减少340万桶(桶/天)(21%)。到2020年5月,对ADU的总投入比五年平均水平低360万桶/天(21%)(图1)。与ADU和其他下游装置相比,与炼油厂汽油生产相关的催化裂化装置的投入量相对于4月和5月的5年平均值而言,是产量第二大变化,分别为160万桶/天和1.4桶/天。分别降低百万桶/天”(《本周石油》,2020年8月19日,美国EIA)。
 
        燃烧加热器的低吞吐量操作直接影响冷端温度,这可能导致酸露点腐蚀。为了实现非常佳操作和设备完整性,精炼厂必须监控温度并根据需要进行操作调整。
 
空气预热器中的冷角
        在加热器中的所有设备中,非常容易受到酸露点腐蚀的设备是空气预热器(APH)。这些热交换器在烟气进入燃烧器之前将热量从烟道气传递到燃烧空气。为此,大多数换热型APH以自顶向下和左右流动的方式配置(图1)。
换热式空气预热器(APH)的概况
        这种配置在APH的烟气和助燃空气一侧产生空间温度梯度,从而在与非常低烟气和助燃空气温度相对应的位置处产生冷角。
 
空气预热器中的温度测量
        通常在APH中,下游混合烟气的温度用于监控和操作调整。但是,这与余量一起使用,以便能够与冷角处的非常小管金属温度相关联。
换热式APH的典型仪器和配置以及温度指示器(TI)和压差(DP)变送器的位置
        在图2中,①和②显示了烟气温度指示器(TI)的通常位置。但是,随着APH的老化和积垢,空间温度曲线由于传热特性的变化而变化。从单点混合温度测量可能看不到这种变化。
 
        大多数炼油厂已经意识到,他们可以使用炉子状态监测来避免结垢,泄漏,流量分配和其他性能问题。现在,在吞吐量较低的时候,精炼厂还应注意易受污染的设备中的酸露点冷凝。在APH中,一种方法是操作空气旁路风门。同样重要的是测量烟气出口③处的温度曲线,并通过位于⑥烟气侧的DP变送器监测压差(DP)。 
 
        在大多数APH中,仅在⑤处进行燃烧空气温度测量:旁路后通向燃烧器的组合管道。这足以满足空气旁通旁路完全关闭的情况。但是,当旁路到APH的一部分空气时,仅此位置不能提供有关APH性能的信息,这通常是在调低条件下运行时的情况。因此,在旁路(位置④)之前和旁路之后测量燃烧空气温度对于诊断和性能评估都是无价的。

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